Los rodamientos son uno de los componentes mecánicos más básicos que reducen la fricción, soportan ejes mecánicos y soportan cargas. Permiten un movimiento rotatorio o lineal controlado y suave de los ejes bajo cargas y velocidades variables. Un rodamiento suele constar de un anillo interior y un anillo exterior, con elementos rodantes entre ellos. Estos elementos rodantes pueden ser bolas o rodillos. Los rodamientos se utilizan ampliamente en diversas industrias, desde refrigeradores y cajas de cambios de automóviles hasta grandes turbinas eólicas.
Contenido
¿Qué hacen los rodamientos?
- Los rodamientos se consideran componentes clave para un funcionamiento estable al soportar cargas radiales.
- Los cojinetes evitan movimientos no deseados de partes de una máquina al controlar su movimiento en direcciones específicas, como deslizamiento o rotación.
- Los cojinetes reducen la acumulación de calor al minimizar la fricción, lo que mejora la eficiencia de la máquina y la hace más confiable.
Tipos de rodamientos
Rodamientos de bolas
Los rodamientos de bolas, como su nombre indica, utilizan elementos rodantes esféricos para minimizar la fricción. Pueden soportar principalmente cargas radiales y, según su tipo, también cargas axiales. Además, ofrecen un diseño compacto con un mantenimiento mínimo, lo que los hace rentables. A pesar de todo esto, los rodamientos de bolas tienen una capacidad de carga limitada y pueden presentar un funcionamiento ruidoso en ciertas condiciones, como desalineación o lubricación insuficiente.
Tipos de rodamientos de bolas
Rodamientos de bolas de ranura profunda
Los rodamientos rígidos de bolas suelen tener pistas de rodadura profundas y simétricas. Estas pistas ofrecen un excelente soporte para cargas moderadas a alta velocidad. Los rodamientos rígidos de bolas son conocidos por su capacidad para altas velocidades, baja fricción y diseño simple. Están diseñados principalmente para cargas radiales, pero también pueden soportar cargas axiales moderadas en ambas direcciones. Están disponibles en dos diseños: de una o dos hileras, con configuraciones abiertas, selladas o blindadas.
Rodamientos de bolas de contacto angular
Estos son los tipos de rodamientos de bolas que suelen tener pistas de rodadura en los lados interior y exterior de los anillos, las cuales están desplazadas para formar un ángulo de contacto con el eje. Como resultado, pueden soportar cargas combinadas, tanto axiales como radiales. Estos rodamientos ofrecen una alta precisión de rotación, por lo que se consideran adecuados para un posicionamiento preciso del eje. Los rodamientos de contacto angular se utilizan generalmente en pares para soportar cargas axiales en ambas direcciones. Sin embargo, los rodamientos de contacto angular suelen utilizarse en pares o conjuntos para soportar cargas axiales en ambas direcciones.
Rodamientos en miniatura
Los mini rodamientos de bolas tienen un diseño compacto, por lo que se utilizan en máquinas con espacio limitado. Ofrecen bajo par y soportan operaciones de alta velocidad. Dado que suelen estar fabricados en acero inoxidable, son bastante duraderos, pero no son adecuados para aplicaciones de alto rendimiento.
Rodamientos de bolas de empuje
Los rodamientos axiales de bolas soportan únicamente cargas axiales, por lo que también se denominan rodamientos axiales. Estos rodamientos constan de dos pistas de rodadura con un juego de bolas, dispuestas en una jaula. Esta disposición garantiza una rotación suave bajo fuerzas axiales de bajas a moderadas. Estos rodamientos están disponibles en dos variantes:
- Cojinetes de empuje de dirección única
- Cojinetes de empuje de doble dirección
Rodamientos de bolas dúplex
Estos rodamientos constan de dos rodamientos de contacto angular, montados en un conjunto. Se utilizan para mejorar la capacidad de carga y la rigidez. Pueden soportar múltiples combinaciones de carga radial, axial y de momento, según su disposición. Pueden disponerse de tres maneras diferentes:
- Espalda con espalda (DB)
- Cara a cara (DF)
- Tándem (DT)
Los rodamientos de bolas dúplex encuentran su aplicación donde se requiere rigidez y alineación precisas, como en husillos y cajas de engranajes CNC.
Rodamientos de rodillos
Los rodamientos de rodillos son similares a los rodamientos de bolas, pero contienen elementos rodantes cilíndricos o cónicos en lugar de bolas. Además, pueden tener varias filas de elementos rodantes, lo que aumenta su capacidad de carga. No solo soportan cargas pesadas, sino que algunos rodamientos de rodillos, como los cilíndricos y cónicos, también soportan operaciones a alta velocidad. Los rodamientos de rodillos se utilizan comúnmente en maquinaria pesada como cajas de engranajes, equipos de construcción, cintas transportadoras y ferrocarriles, así como en algunos motores eléctricos que requieren mayor capacidad de carga.
Tipos de rodamientos de rodillos
Rodamientos de rodillos cónicos
Estos rodamientos incorporan pistas de rodadura cónicas en los anillos interior y exterior, así como elementos rodantes cilíndricos cónicos. Están diseñados de tal manera que sus superficies cónicas convergen en un punto común del eje del rodamiento. Este diseño les permite soportar un movimiento de rodadura suave, sin deslizamiento ni tensiones internas. Los rodamientos de rodillos cónicos se disponen en pares, por ejemplo, espalda con espalda o cara con cara, para soportar cargas axiales bidireccionales.
Rodamientos de rodillos esféricos 1
Estos rodamientos de rodillos tienen una pista exterior esférica y una pista interior cilíndrica que aloja dos filas de rodillos. Este diseño típico les permite soportar cargas axiales y radiales. Se utilizan donde el eje puede desalinearse o desviarse gracias a su capacidad de autoalineación. Los rodamientos de rodillos esféricos suelen tener agujeros cilíndricos o cónicos, en tamaños que van desde 20 mm hasta 900 mm.
Rodamientos de rodillos cilíndricos
El elemento rodante de los rodamientos de rodillos cilíndricos permanece en contacto con las pistas de rodadura, ofreciendo una alta capacidad de carga radial. Sin embargo, no pueden soportar cargas axiales significativas a menos que cuenten con bridas de guía. Sus elementos rodantes están ligeramente abombados en los extremos, lo que ayuda a reducir la tensión y a mejorar el rendimiento. Si bien se consideran excelentes para soportar cargas radiales, también pueden soportar cargas axiales limitadas cuando se trata de bridas en los anillos interior y exterior.
Rodamientos de agujas
Los rodamientos de agujas utilizan rodillos largos y delgados, lo que les permite operar a velocidades bajas o moderadas. Su construcción permite que sus ejes o carcasas actúen como pistas de rodadura. Esto elimina la necesidad de anillos interiores o exteriores separados, como en los rodamientos de agujas con tapa embutida.
Cojinete sinterizado
Un cojinete sinterizado es un cojinete poroso formado mediante la compactación de polvos metálicos (como bronce, aleaciones de hierro o acero inoxidable) y su sinterización a altas temperaturas. Tras la impregnación con aceite al vacío, cojinetes sinterizados Proporciona autolubricación. Se utiliza comúnmente en motores, ventiladores pequeños, electrodomésticos y equipos de oficina donde el bajo nivel de ruido y el mantenimiento son esenciales.
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Rodamientos lisos
Estos rodamientos funcionan según el principio de reducción de la fricción por deslizamiento, ya que no utilizan elementos rodantes. Estos rodamientos deslizantes se integran en la carcasa, donde favorecen el movimiento lineal o rotatorio suave del eje. La fricción entre el rodamiento y la interfaz del eje se reduce mediante la incorporación de una lámina lubricante o el uso de un cojinete liso autolubricado.
Lo que hace que los rodamientos sean excepcionales es su diseño simple, su capacidad de soportar cargas elevadas y sus propiedades autolubricantes. Los rodamientos lisos se consideran ideales para movimientos oscilantes o intermitentes, mientras que los rodamientos se desgastan rápidamente.
Rodamientos de fluidos
Los cojinetes de fluido soportan la carga mediante una película lubricante, que suele ser un fluido presurizado, ya sea líquido o gaseoso. Esta película separa los componentes móviles eliminando el contacto directo entre ellos. Esto reduce la fricción y minimiza el desgaste. Estos cojinetes son conocidos por su baja fricción, fiabilidad y alta rigidez. A pesar de todo esto, los cojinetes de fluido suelen requerir un sistema complejo de control de fluidos.
Tipos de rodamientos fluidos
Rodamientos hidrostáticos
Estos rodamientos utilizan una bomba externa para suministrar presión de fluido independientemente del movimiento del eje. Se consideran adecuados para altas capacidades de carga a bajas velocidades.
Rodamientos hidrodinámicos
Los cojinetes hidrodinámicos se basan en el movimiento relativo entre superficies móviles para generar la película de fluido. Son adecuados para un funcionamiento continuo a alta velocidad, pero experimentan desgaste durante el arranque y la parada.
Rodamientos magnéticos
Los rodamientos magnéticos, como su nombre indica, utilizan fuerza magnética para soportar el movimiento de los ejes sin contacto físico entre el rodamiento y las piezas móviles. Estos rodamientos funcionan según el principio de suspensión electromagnética. Estos rodamientos levitan el eje móvil, generalmente mediante fuerzas magnéticas activas. Al mismo tiempo, los rodamientos magnéticos pasivos son mucho menos comunes para soportar cargas axiales. Los rodamientos magnéticos se utilizan donde es esencial un funcionamiento limpio, sin lubricación, altas velocidades de rotación y bajas vibraciones.
Cojinetes magnéticos activos (AMB)
Estos rodamientos utilizan electroimanes, sensores y un sistema de control. El sensor detecta la señal electromagnética y la envía al sistema de control en tiempo real, ajustando la posición del eje durante el funcionamiento.
Rodamientos magnéticos pasivos
Este rodamiento magnético utiliza un imán permanente para generar un campo magnético estático que permite la levitación de ejes. Esto resulta en una solución más rentable, pero limita la capacidad de carga.
Materiales utilizados en los rodamientos
Alta de acero al carbono
El acero al cromo con alto contenido de carbono, que ofrece excelente dureza y resistencia a la fatiga, se utiliza para la mayoría de los rodamientos de bolas y de rodillos.
Acero Inoxidable
Debido a su excepcional resistencia a la corrosión, el acero inoxidable se utiliza en cojinetes marinos.
Bronce
Se utiliza una aleación autolubricante de bronce en cojinetes lisos y bujes para aplicaciones de alta carga y baja velocidad.
Materiales compuestos/a base de grafito
Se utilizan en cojinetes de funcionamiento en seco y de alta temperatura por sus propiedades de autolubricación y resistencia térmica.
Plásticos y Polímeros
El plástico también se utiliza para fabricar jaulas de rodamientos que funcionan en ciertas condiciones. Polímeros como el acetal y el nailon también se emplean para la fabricación de rodamientos de plástico.
Usos de los rodamientos
Industria aeroespacial
Los rodamientos se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, ya que los rodamientos de bolas se utilizan en motores a reacción y los rodamientos de rodillos cónicos se utilizan en bombas de combustible de aeronaves.
Industria automotriz
Los rodamientos también encuentran sus aplicaciones en la industria automotriz para lograr un movimiento más suave, como por ejemplo:
- Los rodamientos de rodillos cónicos se utilizan como cojinetes de ruedas de vehículos.
- Los cojinetes lisos se utilizan en los motores de combustión interna de los vehículos.
Maquinaria pesada
Debido a su alta capacidad de carga, los rodamientos se utilizan en maquinaria pesada como:
- Los rodamientos de rodillos cilíndricos se utilizan en cabrestantes de grúas y cajas de engranajes.
- Los rodamientos de agujas se aplican en bombas hidráulicas y maquinaria de perforación,
Electrónicos
Los cojinetes se utilizan en electrónica, donde soportan el movimiento a alta velocidad y cargas, como por ejemplo:
- Los rodamientos de bolas se utilizan en motores eléctricos, ventiladores y transportadores.